绪论 量子力学百年回顾

量子力学的发展历程量子力学的发展历程一、前言量子力学是20世纪物理学最重要的发现之一，它是现代物理学的基础。

它已经成为物理学，化学，电子学，材料学，晶体学等领域的核心概念和基础理论之一。

量子力学从20世纪初开始发展，至今已经发展了一个多世纪，取得了丰硕的成果，影响深远，极大地推动了科学技术的发展。

今天，我们聚焦于量子力学的历史发展，看看它是怎样一步步诞生、发展和完善的。

二、量子力学的发展1.经典物理学的基础量子力学的发展，最初要从1900年德国数学家马克斯·普朗克（Max Planck）提出的“计量物理学”开始。

他假设，在微观尺度上，物质是可以分解的，这种粒子受到热能的影响，可以以某种形式储存能量，如热量和热力学系统，这极大地推动了经典物理学的发展。

2.量子说的出现1905年，爱因斯坦提出的“光粒子理论”在物理学史上引起了轰动，他重新定义了光的实质：它不仅是一种电磁波，也是一种传播光子或量子的波动。

由于光子的效应受量子理论的约束，从而推动了量子说的出现。

3.波动力学的发展在爱因斯坦的光粒子理论基础上，1924年，德国物理学家路易斯·普朗特（Louis de Broglie）提出了“粒子波力学”这一概念，他认为，粒子也可以有波力学性质，这是经典物理学中受量子效应影响的一个重大突破，它大大促进了量子力学的发展。

4.量子力学的形成1926年，德国物理学家爱因斯坦、布鲁克、加登和赫兹等人提出了一系列量子力学原理，将量子说的理论和粒子波力学的研究有机结合起来，形成了量子力学这一新的物理学理论，它使科学家们能够以一种全新的视角深入揭示物质的本质，从而构成了现代科学技术的基础。

5.量子力学的发展量子力学的发展，在20世纪30年代的第二次工业革命中取得了重要成果，新的物理学理论和新的物理实验技术推动了数字电子技术的发展，持续发展到今天，它在物理学，化学，电子学，材料学，晶体学等领域都起到了重要作用，使量子力学在现代物理学中发挥着不可替代的重要作用。

量子力学的发展综述量子力学是对经典物理学在微观领域内的一次革命，是现代物理学的基础，它从根本上否定了牛顿物理学。

本文带大家再次回到那个伟大的年代，再次简要回顾下那场史诗般壮丽的革命。

标签：量子力学发展量子多世界解释量子理论的中心思想是一切东西都是由不可预言的量子构成，但这些粒子的统计行为遵循一种可以预言的波动图样。

简简单单的一句话，深入研究起来确实那样令人困惑，整个20世纪的物理学家们就是在不断的量子的迷雾中摸索着。

现在我们也要沿着他们的航线领略一下量子理论奇。

一、量子的创生19世纪末，物理学界取得了一系列举世瞩目的成就，当人们为所谓的物理学大厦已经根深蒂而感到皆大欢喜时，几个悬而未决的谜题却一直困扰着高瞻远虑的物理学家们[1]。

“在物理学阳光灿烂的天空中飘浮着两朵小乌云”这句话在几乎每一本关于物理学史的书籍中被反复提到，具体一些的话，指的是人们在迈克尔—莫雷实验和黑体辐射研究中的困境。

这两朵乌云带来的狂风暴雨，远远超出了人们的想象：第一朵乌云，最终导致了相对论革命的爆发;第二朵乌云，最终导致了量子论革命的爆发。

1900年，普朗克在解决黑体辐射问题时，做了一个假定，“必须假定，能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。

”普通的一个假设，却推翻自牛顿以来200多年，曾被认为坚固不可摧毁的物理世界。

这与有史以来的一切物理学家的观念截然相反，自牛顿和伽利略以来，一切自然的过程都被当成是连续不间断的，是微积分的根本基础，牛顿、麦克斯韦那庞大的体系，都是建立在这个基础之上，从没有人怀疑过这个物理学的根基。

1900年12月14日，量子的诞辰，这一天，量子这个幽灵从普朗克的方程中脱胎而出。

这个幽灵拥有彻底的革命性和无边的破坏力，物理学构成的精密体系被摧毁成断壁残垣，甚至推动量子论的某些科学家最终也站到了它的对立面。

量子论这场前所未有的革命，从这个叫马克思·普朗克的男人这里开始了。

二、量子力学的建立和论战量子这个概念已经诞生了，然而他的创造者普朗克却抛弃了它，不断地告诫人们，不到万不得已不要使用，不要胡思乱想。

简述量子力学发展历程量子力学是一门研究微观世界的物理学科，其发展历程可以追溯到20世纪初。

下面将以简述量子力学发展历程为标题，来介绍该学科的重要里程碑和发展过程。

一、经典物理学的困境在19世纪末，经典物理学已经建立了一套完整的力学和电磁学理论，被广泛应用于解释和预测自然界的现象。

然而，随着科学实验的深入和精确度的提高，一些实验结果无法被经典物理学所解释，如黑体辐射、光电效应和原子光谱等。

二、普朗克假设和能量量子化为了解决黑体辐射问题，德国物理学家普朗克于1900年提出了能量量子化的假设，即能量不是连续的，而是以最小单位的能量量子进行传播。

这个假设成功地解释了黑体辐射实验结果，为量子力学的发展奠定了基础。

三、爱因斯坦的光电效应理论1905年，爱因斯坦通过对光电效应的研究，提出了光的粒子性质和能量量子化的观点。

他认为光子是光的基本单位，光的能量与频率成正比。

这个理论的提出进一步验证了能量量子化的概念，并引发了对光的本质的深入思考。

四、波尔的量子化条件1913年，丹麦物理学家波尔提出了原子的量子化理论，解释了氢原子光谱的规律。

他认为，电子只能在特定的能级之间跃迁，而跃迁时释放或吸收的能量恰好等于两个能级之间的能量差。

这一理论的成功应用为原子物理学的发展开辟了道路。

五、德布罗意的波粒二象性1924年，法国物理学家德布罗意提出了物质粒子也具有波动性的假设，即所谓的波粒二象性。

他认为，物质粒子的波长与其动量存在关系，这个关系后来被称为德布罗意关系。

这个假设为之后的电子衍射实验提供了理论基础，并引发了对微观世界本质的深入探讨。

六、海森堡的矩阵力学1925年，德国物理学家海森堡提出了矩阵力学，这是量子力学的第一个数学形式化理论。

他利用数学矩阵来描述微观粒子的运动和性质，并建立了量子力学的数学框架。

这一理论为量子力学的发展奠定了坚实的基础。

七、薛定谔的波动力学1926年，奥地利物理学家薛定谔独立地提出了波动力学，这是量子力学的另一种数学表述形式。

量子力学发展历史量子力学诞生至今一百年。

经过一百年的发展，它由原子层次的动力学理论，已经向物理学和其他学科以及高新技术延伸。

而事实上，它已超出物理学范围；它不仅是现代物质科学的主心骨，又是现代科技文明建设的主要理论基础之一。

一.量子力学的发展19世纪末20世纪初，人们认为经典物理发展很完美的时候，一系列经典理论无法解释的现象一个接一个的发现了。

这些困难被看做是“晴朗天空的几朵乌云”，正是这几朵乌云引发了物理界的变革。

下面简述这几个困难：⑴ 黑体辐射完全黑体在与热辐射达到平衡时，辐射能量密度随频率变化会有一个曲线。

韦恩从热力学普遍理论考虑以及分析实验数据的得出一个半经验公式。

但是韦恩公式并不是与所有实验数据吻合的很好。

在长波波段，韦恩公式与实验有严重偏离。

这促使普朗克在韦恩公式和瑞利-金斯的公式之间寻求协调统一，结果得出一个两参数的普朗克公式，此公式不仅与实验符合的最好，而且形式最简单（韦恩公式除外）。

普朗克提出这个公式后，许多实验物理学家立即用它去分析了当时最精确的实验数据，发现符合的非常好。

他们认为，这样简单的一个公式与实验如此符合，绝非偶然，在这公式中一定蕴藏着一个非常重要但尚为被人们揭示出的科学原理。

⑵ 光电效应直到电子发现后，人们才认识到光电效应是由于紫外线照射，大量电子从金属表面逸出的现象。

经过实验研究，发现光电效应呈现下列几个特点：① 对于任何一种金属都有一个确定的临界频率。

照射光频率必须大于临界频率时，才能观测到光电子从电极上逸出。

② 光电子的能量与照射光的频率有关，而与光强度无关。

光强度只影响到光电流的强度即单位时间从金属电极单位面积上逸出的电子的数目。

这些都与经典电磁理论是不相符的，经典的电磁理论是无法解释这些特点的。

⑶ 原子的线状光谱及其规律人们发现光谱线波长有一定的规律且原子光谱是呈分离的线状光谱而不是连续分布。

原子的线状光谱产生的机制是什么？这些谱线的波长为什么有这样简单的规律？⑷ 原子的稳定性卢瑟福的原子模型成功的解释∂粒子的大角度偏转，但它也是不完美的，还存在着一些问题.二．早期量子论2.1 普朗克的量子假说1900年，普朗克推导出一个关于黑体辐射的公式。

量子力学百年回顾（A century review of quantum mechanics）D. Kleppner & R. Jackiw全面列举一下20世纪最有影响的科学进展应当包含广义相对论、量子力学、宇宙大爆炸、遗传密码的破译、生物进化理论和其他一些读者喜欢的课题。

在这些进展当中，量子力学深层次的根本属性使得它处在一个最为独特的位置。

它迫使物理学家们改造他们关于实在的观念；迫使他们重新审视事物最深层次的本性；迫使他们修正位置和速度的概念以及原因和结果的定义。

尽管量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对我们日常生活的影响无比巨大。

没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。

没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。

同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。

量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。

量子力学既不象广义相对论那样来自于对引力与几何关系的光辉洞察力，也不象DNA的破译那样揭开了生物学一个新的世界的神秘面纱，它的起源不是一步到位的，是历史上少有的天才荟萃在一起共同创造了它。

量子的概念如此的令人困惑以至于在引入它以后的20年中几乎没有什么根本性的进展，后来一小撮物理学家花了三年时间创立了量子力学这些科学家为自己所做的事情所困扰，甚至有时对自己的所作所为感到失望。

或许用下面的一段观察资料能最好地描述这个至关重要但又难以捉摸的理论的独特地位：量子理论是科学史上能最精确地被实验检验的理论，是科学史上最成功的理论。

量子力学深深地困扰了它的创立者，然而，直到它本质上被表述成通用形式75年后的今天，一些科学界的精英们尽管承认它强大的威力，却仍然对它的基础和基本阐释不满意。

今年是Max普朗克提出量子概念100周年。

在他关于热辐射的经典论文中，普朗克假定振动系统的总能量不能连续改变，而是以不连续的能量子形式从一个值跳到另一个值。

量子力学发展史详细量子力学是一门研究微观世界中微观粒子行为的科学。

它的发展历程可以追溯到19世纪末和20世纪初。

1897年，英国物理学家汤姆孙发现电子，并确定其具有粒子性质。

几年后，他提出了原子的模型，即“面包糠模型”，将电子沿轨道分布在原子核周围。

1913年，丹麦物理学家玻尔提出了原子的第一个量子理论，即玻尔模型。

他指出，电子只能沿特定的轨道运动，并具有特定的能量级。

这些轨道和能量级被称为量子态。

1924年，法国物理学家德布罗意提出了粒子具有波动性的假设，即德布罗意波。

他认为，所有物质都具有波粒二象性，没有完全的粒子性和波动性之分。

这为后来量子力学的建立做出了贡献。

1926年，德国物理学家薛定谔发表了量子力学的基本方程，即薛定谔方程。

这个方程描述了微观粒子的运动方式，通过求解薛定谔方程，可以得出粒子的能量和波函数。

1927年，丹麦物理学家卡尔·逻辑提出了量子力学的基本原则，即哥本哈根解释。

这个解释指出，测量结果是随机的，而波函数则代表了系统的概率分布。

20世纪上半叶，许多科学家在量子力学的基础上进行了深入研究。

其中，保罗·狄拉克提出了狄拉克方程，描述了电子的相对论性运动。

此外，玻恩、海森堡、狄拉克等人还对量子力学的理论框架进行了修正和发展，建立了量子场论。

随着时间的推移，量子力学在理论和实验上取得了许多重要的突破。

例如，量子电动力学的建立、量子力学的统计解释、量子纠缠和量子计算等。

总之，量子力学的发展历史是一部充满探索和突破的故事。

通过科学家们的努力和不断的研究，量子力学为我们理解微观世界的规律提供了重要的理论基础。

量子力学发展历程摘要：量子理论是在普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难，引入能量子概念的基础上发展起来的，爱因斯坦提出光量子假说、运用能量子概念使量子理论得到进一步发展。

玻尔、德布罗意、薛定谔、玻恩、狄拉克等人为解决量子理论遇到的困难，进行了开创性的工作，先后提出电子自旋概念，创立矩阵力学、波动力学，诠释波函数进行物理以及提出测不准原理和互补原理。

终于在1925年到1928年形成了完整的量子力学理论，与爱因斯坦的相对论并肩形成现代物理学的两大理论支柱。

关键词：量子力学；量子理论；矩阵力学；波动力学；测不准原理量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。

量子力学揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了基础。

它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质，光的吸收与辐射等等方面。

从1900年到1913年量子论的早期提出，到经过许多科学家如玻恩、海森伯、玻尔等人的努力诠释，量子力学得到了进一步发展。

后来遭到爱因斯坦和薛定谔等人的批评，他们不同意对方提出的波函数的几率解释、测不准原理和互补原理。

双方展开了一场长达半个世纪的论战，至今尚未结束。

1 普朗克的能量子假设普朗克在黑体辐射的维恩公式（u = b(λ^-5)(e^-a/λT)）和瑞利公式（u = 8π(υ^2)kT / c^3）之间寻求协调统一，找到了与实际结果符合极好的内插公式，迫使他致力于从理论上推导这一新定律。

1900年，普朗克提出辐射量子假说，假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式(能量子)实现的，能量子的大小同辐射频率成正比，比例常数称为普朗克常数，从而得出黑体辐射能量分布公式，成功地解释了黑体辐射现象。

2光电效应和固体比热的研究普朗克的出能量子假说具有划时代的意义，但是，不论是他本人还是同时代人当时对这一点都没有充分认识。

简述量子力学的发展历程量子力学是现代物理学的重要分支之一，它探索了微观世界的行为，并提供了一种描述粒子和波动性质的理论框架。

下面将介绍量子力学发展的历程。

量子理论的奠基者可以追溯到19世纪末的普朗克。

当时，普朗克研究黑体辐射时，发现通过将能量量子化为小包团，可以更好地解释观察到的现象。

根据普朗克的假设，能量以不连续的方式来传播，而不是连续的波动。

接下来的突破性发现是爱因斯坦的光电效应理论。

在光电效应中，当光照射到金属表面时，会释放出电子。

爱因斯坦解释了这一现象，认为光的能量以粒子形式的“光子”传播。

这个想法进一步证明了能量和物质的微观粒子性质的存在。

爱因斯坦的工作促使德国物理学家玻尔提出了原子理论的量子化概念，即电子只能处于特定的能级中，并通过辐射和吸收能量来跃迁到不同的能级。

这一解释为后来量子力学的发展奠定了基础。

1926年，奥地利物理学家薛定谔提出了著名的薛定谔方程，也被称为量子力学的基本公式。

这个方程描述了微观粒子的波函数随着时间的演化。

根据波函数的模的平方，可以计算出粒子在不同位置的出现概率。

同时，德国物理学家海森堡也提出了著名的量子力学的另一种数学形式，即矩阵力学。

他发展了矩阵和波函数之间的数学关系，可以用来计算物体的动力学性质。

同时，他提出了不确定关系原理，即无法同时准确确定粒子的位置和动量。

在20世纪30年代，量子力学取得了多个重要结果。

德国物理学家狄拉克提出了量子力学的相对论性版本，即量子场论。

狄拉克获得了著名的相对论性自旋方程，描述了粒子的自旋性质。

同时，量子电动力学的发展也让人们对微观粒子的相互作用有了更深入的理解。

在量子力学的发展过程中，还有一些其他的重要贡献，例如泡利不相容原理、玻色-爱因斯坦凝聚、激光原理等。

这些发现不仅推动了理论物理学的发展，也带来了众多实际应用，如量子计算、量子通信和量子纠错等。

总的来说，量子力学的发展历程经历了从普朗克的能量量子化概念，到爱因斯坦的光电效应和物质的粒子性质，再到玻尔的量子化假设和薛定谔的波函数方程的提出。

量子力学的发展历程量子力学是一门研究微观粒子行为的物理学科，它在20世纪初诞生并迅速发展。

本文将追溯量子力学的发展历程，从早期经典物理学的局限性到引入量子概念的突破性实验，以及对现代科学和技术的重要影响。

在20世纪初，经典物理学的观念主导了科学界。

在这个时期，爱因斯坦提出了光电效应的理论，他发现光的行为是离散的，而非连续的，这一观察为量子力学的发展提供了重要线索。

1900年，普朗克提出了能量量子化的假设，即能量以离散的形式存在。

然而，这些观察并没有引起普遍的重视，直到后来。

1913年，玻尔的原子模型提供了对氢原子谱线的解释，他将电子的运动限制在特定的能级上，并通过辐射和吸收光子来解释谱线的现象。

这对早期量子力学的发展起到了重要的推动作用，也为后来的研究奠定了基础。

在原子模型的基础上，1924年至1925年，德国物理学家德布罗意和法国物理学家路易斯·德布罗意独立地提出了波粒二象性的概念。

德布罗意假设说，物质粒子不仅具有质量和位置，还具有波动性质。

这一假设得到了艾因斯坦的证实，他在1927年的康普顿散射实验中证明了电子也具有波粒二象性。

这个实验为量子力学奠定了坚实的实验证据。

随着德布罗意和波尔的工作，量子力学的数学形式开始发展。

1926年，薛定谔提出了著名的薛定谔方程，这是解释微观粒子行为的基本方程。

薛定谔方程通过波函数描述粒子的状态和行为，而波函数的平方则给出了粒子存在于不同位置的概率分布。

1927年，海森堡提出了著名的不确定性原理，他认为无法同时准确地测量粒子的位置和动量，这引导了后来的测不准关系的发展。

不确定性原理揭示了微观世界的根本不确定性和统计性质，将经典物理学的确定性观念进行了颠覆。

量子力学的发展仍在不断推进，1930年代，狄拉克和方丹发展了量子场论，成功地将量子力学与相对论结合在一起，提出了量子电动力学（QED）的理论框架。

QED解释了电磁相互作用，被认为是现代物理学中最成功的理论之一。